CN203966760U - 一种罐型磁芯单体及包含它的罐型磁芯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种罐型磁芯单体及包含它的罐型磁芯，属于电感器设计技术领域，提供了罐型磁芯单体，包括带有中心孔的圆形底板、设置在圆形底板上呈C型开口圆环状的罐壁、设置在底板上的中心孔处的中空绕线柱；所述中空绕线柱与所述罐壁形成环状空隙；位于所述罐壁开口处对应的圆形底板上设有出线槽；所述底板与罐壁组成外框。与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：磁芯表面升温慢，使用寿命长，并且结构简单，易于加工，绕线方便，适合于机械化生产，成本易于控制，应用范围广。本实用新型还提供了一种罐型磁芯，包含两个罐型磁芯单体，所述两个罐型磁芯单体呈底板朝外、开口同向叠置结构。
Description
技术领域
本实用新型属于电感器设计技术领域，涉及一种罐型磁芯单体及包含它的罐型磁芯。
背景技术
传统的电抗器、电感器、变压器等磁性元件一般都为环形、EE、EI、ETD等形状。采用环形结构，优点在于整体为闭合磁回路，漏磁通相对较小，磁密比较均匀，磁芯整体利用率较高，但其缺点在于绕线麻烦，往往需要人工操作，不能很好的进行自动化生产；采用EE、EI、ETD形状结构，优点在于加工简单，便于自动化生产，但是容易导致漏磁、边缘磁通的产生。
因此，有必要提供改进的技术方案，以克服现有技术中存在的技术问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能电磁兼容、性能优越的磁芯磁性元件。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种罐型磁芯单体，包括带有中心孔的圆形底板、设置在圆形底板上呈C型开口圆环状的罐壁、设置在底板上的中心孔处的中空绕线柱；所述中空绕线柱与所述罐壁形成环状空隙；位于所述罐壁开口处对应的圆形底板上设有出线槽；所述底板与罐壁组成外框；
在材料选择方面，包括以下三种结构：
第一种，所述中空绕线柱与外框为同种磁性材料制成。
第二种，所述中空绕线柱与外框为不同种磁性材料制造而成。
第三种.所述外框为单一磁性材料结构，所述中空绕线柱为单一磁性材料结构或多种磁性材料复合结构。
其中，所述外框所用磁性材料包括HTC200磁粉芯、FeSi、FeSiAl、FeSiNi、FeNi、FeNiMo、KAH、KAM；所述中空绕线柱所用材料包括HTC200磁粉芯、FeSi、FeSiAl、FeSiNi、FeNi、FeNiMo、KAH、KAM、铁氧体、非晶、硅钢片。
第一种结构，如此设计可以获得较高的DC-Bias特性，从而在一定的前提下，可以降低制作成本，其中包括铜线成本和材料成本，并且可以使其更加小型化，提高空间利用效率。
第二种结构，使得结构更加灵活机动，这样的方式方法更加灵活机动,在损耗较大、温升较高的情况下，可以改变中空绕线柱和外框材料，优先改变中空绕线柱是比较合理的，因为在中空绕线柱为绕线部位，散热面积和空间较小，因此可以采用单位损耗较小的材料进行合理配置。
第三种结构，较第二种结构更为灵活，通过将中空绕线柱进一步细化，形成多种材料复合结构，可以更有效地平衡成本的控制与工作效果的优化。
本实用新型还提供了一种罐型磁芯，包含两个罐型磁芯单体，所述两个罐型磁芯单体呈底板朝外、开口同向叠置结构。
优选地，位于两个罐型磁芯单体之间设置有加高层。在大功率电抗、电感器件应用时，通过的电流是相当大的，同时高频交变损耗同样变大，这样需保证一定设计感量时，就要考虑改变磁路结构、绕线匝数等条件，加高磁芯可以增加le，在权衡设计条件下，是可以降低H值的，从而来提升加载感量。空间位置增加，损耗带来的温升可以通过散热面积的增加来得到部分缓解。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
磁芯表面升温慢，使用寿命长，并且结构简单，易于加工，绕线方便，适合于机械化生产，成本易于控制，应用范围广。
附图说明
图1为本实用新型的罐型磁芯单体的结构示意图。
图2为本实用新型的罐型磁芯的结构示意图。
图3为带有加高层的罐型磁芯的结构示意图。
图4为中空绕线柱部分为复合材料结构设计的罐型磁芯的结构示意图。
其中，1、中空绕线柱
2、罐壁
3、环状空隙
4、出线槽
5、底板
6、加高层
具体实施方式
参照图1，本实用新型提供的罐型磁芯单体包括带有中心孔的圆形底板、设置在圆形底板上呈C型开口圆环状的罐壁、设置在底板上的中心孔处的中空绕线柱；中空绕线柱与罐壁形成环状空隙；位于罐壁开口处对应的圆形底板上设有出线槽；底板与罐壁组成外框。
参照图2，本实用新型提供的罐型磁芯为呈底板朝外、开口同向叠置结构的两个罐型磁芯单体构成的罐体。
参照图3，本实用新型提供的另一种罐型磁芯结构，位于两个罐型磁芯单体之间设置有加高层。
实施例1
参照图2，罐型磁芯的外框和中空绕线柱为一种材料NF60(FeSiSeries)，其经过测试表现的具体性能如表1：
表1
表格列出了罐型磁芯的一些磁性能特征数据，电感量、DC加载特性、磁芯损耗等，下面例举了典型损耗特性曲线和DC-Bias特性曲线。
表2为损耗特征曲线
表3为DC-Bias特性曲线
以上部分对实施例1中罐型磁芯的电气特性进行了描述表2和表3说明了其具有相对较低的磁芯损耗特性和极高的DC偏置能力。尤其是DC-Bias上面，在HDC为200Oe时，DC偏置能力在65%以上，此性能在金属磁粉芯中是为数不多的，因此也表现了其应用在大功率特别是大电流条件下的显著优越性，可以有效的节约材料和使用空间，使设备更安全可靠和小型化。本实施例中罐型磁芯也可以使用其它材质来制作，如HTC200磁粉芯、FeSiAl、FeSiNi、FeNi、FeNiMo、KAH、KAM等，不局限于NF60(FeSiSeries)材料，不同材料会有不同的电磁特性，可以按照特定要求进行设计和制作性价比高的产品。
实施例2
参照图4，罐型磁芯的外框采用NF60(FeSiSeries)材料，中空绕线柱则由NF60(FeSiSeries)和S60(FeSiAlSeries)两种材料复合组成，其经过测试表现的具体性能如表4：
表4
表格列出了实施例2的罐型磁芯的一些磁性能特征数据，电感量、DC加载特性、磁芯损耗等，下面的特性曲线对本实施例的罐型磁芯和单一材质实施例1的罐型磁芯的铁心损耗和DC-Bias进行了比对：
表5为损耗特性比对曲线
表6为DC-Bias特性比对曲线
本实例对磁罐磁芯的中空绕线柱进行改进，变换为复合配置，采用了FeSiAl(S60)和FeSi(NF60)进行组合搭配，分别利用了铁硅铝材料的低损耗特性和铁硅材料的高DC偏置特性，是较为合理和恰当的。在一些特定技术场合，可以做到损耗和DC-Bias的两者兼顾，可以很好的降低产品温升，并且更加有利于设备的小型集成化。
实施例3
参照图2，本实施例的罐型磁芯外框采用NF60(FeSiSeries)材料，中空绕线柱则采用S60(FeSiAlSeries)材料，其主要优点是损耗在实施例1的基础上明显减小，且材料成本会有所下降。设计输入电气条件：Irms/35A，Li：125μH，开关频率：5kHz，litz10mm2/23Ts逆变输出滤波电感器，在此条件条件下，利用PC，实施例1的罐型磁芯和实施例2的罐型磁芯设计其实都可以满足加载感量需要，综合评估后，优先考虑了本实施例的罐型磁芯，下表为使用频率5kHz，不同交流磁密度情况下的损耗对数曲线：
表7为损耗特性曲线
设为20%的高频纹波成份，按照△BNA=Li△I进行分析推算，通过对比可以知道两者在工作点位置的Pcv会有很大差别，本实施例的罐型磁芯较前者下降了约43%，因此此种设计方式可以使得磁芯整体损耗和温升会有明显下降和改善，提高了整机使用效率。
本实例说明在不同的使用环境下，对罐型磁芯可以进行复合优化选配，不仅仅局限在某一单种材料，可以通过各种材料特性的对比、电气分析计算，进行复合配置使用，从而使得电路达到最佳的运行状态，做到物廉价美。
实施例4
参照图3，本实施例的罐型磁芯外框和中空绕线柱材料均为NF60(FeSiSeries)，进行叠加加高设计，由加高层和标准整体配合结构组成，设计输入电气条件为IDC：60A、Li：395μH滤波电感器，采用PC100Series，很显然实施例1中的罐型磁芯已经满足不了实际要求，因为内部空间不够，多匝的铜线难以缠绕进去，因此本实施例采用了相当于将实施例1中的罐型磁芯加高设计，绕线采用：litz16mm2/50TS，分析计算：L0=AL*N2/1000=510μH,H=0.4*3.14*N*I/le=109.4Oe,在此磁场条件下DC偏置百分比约为85.0%，计算加载感量Li=L0*0.85=433.5μH，加载后计算感量是大于电气设计输入感量条件395μH，因此满足设计要求。
以上实施例中设计到的磁性材料还可以采用其他如HTC200磁粉芯、FeSiAl、FeSiNi、FeNi、FeNiMo、KAH、KAM等材料。
Claims (6)
1.一种罐型磁芯单体，其特征在于，包括带有中心孔的圆形底板(5)、设置在圆形底板(5)上呈C型开口圆环状的罐壁(2)、设置在底板(5)上的中心孔处的中空绕线柱(1)；所述中空绕线柱(1)与所述罐壁(2)形成环状空隙(3)；位于所述罐壁(2)开口处对应的圆形底板(5)上设有出线槽(4)；所述底板(5)与罐壁(2)组成外框。
2.根据权利要求1所述的罐型磁芯单体，其特征在于：所述中空绕线柱(1)与外框为同种磁性材料制成。
3.根据权利要求1所述的罐型磁芯单体，其特征在于：所述中空绕线柱(1)与外框为不同种磁性材料制造而成。
4.根据权利要求1所述的罐型磁芯单体，其特征在于：所述外框为单一磁性材料结构，所述中空绕线柱(1)为单一磁性材料结构或多种磁性材料复合结构。
5.一种包含权利要求1～4中任意一项所述的一种罐型磁芯单体的罐型磁芯，其特征在于：包含两个罐型磁芯单体，所述两个罐型磁芯单体呈底板(5)朝外、开口同向叠置结构。
6.根据权利要求5所述的罐型磁芯，其特征在于：位于两个罐型磁芯单体之间设置有加高层(6)。
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